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DETERMINACIÓN DE PÉRDIDAS DE CALOR UNIDIMENSIONAL Y BIDIMENSIONAL DE UN SISTEMA
DETERMINACION DE PERDIDAS DE CALOR EN UN SISTEMA TÉRMICO EN FORMA UNIDIMENSIONAL Y BIDIMENCIONAL
Objetivos Determinar las pérdidas de calor por conducción y convección. Demostrar el principio de termodinámica para el flujo de calor.
Marco teóricoEn esta práctica se comprueba la perdida de calor a través de las paredes mediante un foco (25 watts) situado en una de las paredes, el cual emite calor, el mismo que se pierde a través de las paredes de la caja.
Parte experimental
Equipo y materiales Mufla pequeña con dimensiones internas de (25.1x14.7x14.8) cm. Foco de 25 watts. 2 Termómetros.
Desarrollo de prácticaEncontrar las dimensiones internas de la mufla, el espesor del aislante; conectar a la fuente de corriente y controlar cada 2 minutos la temperatura interna y otras externa (T. Vértices, T. Arista y T. Paredes) y tomar datos.
Tabla 1. Datos recogidos de temperaturas interna y en la superficie externa de la mufla.
Tiempo (min.) T. Interna T. Vértices T. Arista T. Paredes
0 23.0 23.0 23.0 22.02 53.9 23.9 23.8 23.84 72.2 24.0 24.1 24.26 82.7 24.6 24.4 24.58 88.5 24.9 25.0 24.7
10 90.7 25.5 25.5 25.612 92.9 26.0 26.0 26.214 94.9 25.9 25.9 26.0
1INFORME: FENOMENOS DE TRANSPORTE 2
DETERMINACIÓN DE PÉRDIDAS DE CALOR UNIDIMENSIONAL Y BIDIMENSIONAL DE UN SISTEMA
Parte analítica
FORMA UNIDIMENSIONALA. 2 paredes con dimensiones: 14.7x14.8x1.3 cm cada una.B. 2 paredes con dimensiones: 14.8x25.1x1.3 cm cada una.C. 2 paredes con dimensiones: 14.7x25.1x1.3 cm cada una.
ConsideracionesEl material de las paredes tiene conductividad térmica constante.
Se puede despreciar los efectos de pérdida de calor a través de las aristas y vértices.
Se tiene un flujo unidimensional en cada pared. Dé tablas se tiene K=0.45 W/m oC
Calculo de calor; el calor fluye a través de las tres parejas de paredes, y se calcula mediante la ecuación de Fourier
Q=K × A(T1−T 2)
L
Tabla 2. Flujo de calor desprendido.
Tiempo (min.)
Flujo calorífico en las paredes del par A
Flujo calorífico en las paredes del par B
Flujo calorífico en las paredes del par C
Q total (watts)
0.00 1.51 2.57 2.55 6.632.00 45.34 77.41 76.89 199.634.00 72.30 123.45 122.61 318.356.00 87.66 149.68 148.67 386.008.00 96.09 164.08 162.97 423.1510.00 98.05 167.42 166.29 431.7712.00 100.46 171.54 170.38 442.3814.00 103.78 177.20 176.00 456.97
Grafica 1 . perdida de calor
0.002.00
4.006.00
8.0010.00
12.0014.00
16.000.00
50.00100.00150.00200.00250.00300.00350.00400.00450.00500.00
Calor unidireccional desprendido en la mufla
Calor en la Pareja ACalor en la pareja BCalor en la pareja CCalor total
Tiempo (min)
Calo
r (W
)
2INFORME: FENOMENOS DE TRANSPORTE 2
DETERMINACIÓN DE PÉRDIDAS DE CALOR UNIDIMENSIONAL Y BIDIMENSIONAL DE UN SISTEMA
FORMA BIDIMENCIONALSp= A/L calor en la paredes.
Sb= 0.54 L calor en los bordes.
Sv= 0.15X calor en los vértices.
Stotal0 Sp +Sb +Sv
Transferencia de calor =Stotal x K x variación de temperatura
Tabla 3. Transferencia de calor bidimensional.
Tiempo(min.)
S Paredes
SBordes
S Vértices
STotal
Transferencia (W)
0 14.739 1.179 0.016 15.934 7.1702 14.739 1.179 0.016 15.934 215.8204 14.739 1.179 0.016 15.934 344.1656 14.739 1.179 0.016 15.934 417.3008 14.739 1.179 0.016 15.934 457.453
10 14.739 1.179 0.016 15.934 466.77412 14.739 1.179 0.016 15.934 478.24614 14.739 1.179 0.016 15.934 494.021
Grafico 2.Transferencia de calor.
0 2 4 6 8 10 12 14 160.000
100.000
200.000
300.000
400.000
500.000
600.000
Perdida de calor bidimencional en la mufla cada 2 minutos
Perdida de calor en la mufla
Tiempo (min)
Calo
r (W
)
Hay una mayor pérdida de calor del sistema en la forma bidimensional esto debido a que se toma en consideración las perdidas en los bordes y vértices.
3INFORME: FENOMENOS DE TRANSPORTE 2